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Limpieza criogénica en devanados de máquinas rotativas
Por Ing. Oscar Núñez M., Profesor Universidad de Costa Rica, y estudiante Dr.-Ing. Eléctrica U. de Chile, e Ing. Julio Sepúlveda N., Gerente de Operaciones en Ferroman S. A., Chile.
La mayoría de los operadores de máquinas eléctricas rotativas, realizan rutinas de limpieza de devanados de forma habitual, basándose en información histórica o en mediciones de variables dieléctricas. Su costo puede ser considerable y se requiere un método eficaz con materiales adecuados.

Las máquinas eléctricas rotativas incluyen un sistema de aislación sólido, colocado en el núcleo magnético y mantenido en su posición por mecanismos de apoyo, y cuya condición puede determinarse por medio de ensayos dieléctricos e inspecciones periódicas.

Esto es importante, pues las propiedades dieléctricas del equipo muestran una tendencia a cambiar. Durante su funcionamiento, la máquina se somete a esfuerzos térmicos, eléctricos, ambientales y mecánicos, que deterioran su aislación. Además, las máquinas acumulan polvo, aceite, partículas, humedad, fibras y productos químicos en sus devanados durante la operación. Por ejemplo, cuando hay contaminantes presentes, la resistencia de aislación tiende a bajar. Por varias razones, estas partículas conductoras juegan un papel dominante en la degradación de la aislación. En general, cualquier material contaminante debe ser retirado de la máquina en un tiempo conveniente.


Limpieza criogénica

Para limpiar los devanados de máquinas rotativas, se puede usar el método de la limpieza criogénica, que se basa en el uso de dióxido de carbono seco (CO2) aplicado a alta velocidad, que incide en la superficie de los devanados y el núcleo. Se caracteriza por requerir menos tiempo y aprovechar mejor los materiales, lo que la hace una opción económicamente rentable.

Figura 1. Explicación del proceso de limpieza criogénica.

Entre sus beneficios, están:

El uso de materiales no tóxicos.

No produce daños al equipo.

Menor tiempo de aplicación y alta productividad.

Limpieza a fondo.

Alta seguridad para personal y ambiente.

Menor tiempo de inactividad de la máquina.

Su nombre se debe al proceso de criogenia, utilizado para enfriar materiales a temperaturas de ebullición del nitrógeno, o más bajas. Para su operación, se usan gránulos (pellets) de CO2 sólidos. Los pellets tienen dimensiones específicas y, al aplicarlos, forman un chorro de nieve sólida. Esta técnica no es efectiva en presencia de aceite (en estos casos, deberá recurrirse a otros métodos).

El procedimiento incluye los siguientes pasos:

Fabricación y obtención de los pellets.

Impulsarlos a través de la boquilla mediante aire comprimido.

Dirigir el chorro hacia la parte contaminada.

Figura 4. Pruebas en el devanado antes y después de la limpieza. Fuente: Ferroman S.A. Se presenta el análisis de aislación por medio de ensayos en corriente directa (según la norma IEEE 43-2013), destacando la mejora en la condición luego de la limpieza criogénica.

El efecto del pellet que impacta el devanado contaminado es atribuido a cuatro acciones físicas: efecto térmico, cinético, de sublimación y fragilidad de las partículas contaminantes. El proceso de limpieza se explica por medio de la Figura 1.

El rápido cambio de estado de sólido a gaseoso, también causa ondas de choque microscópicas que pueden ayudar con la eliminación de los contaminantes, dejando la superficie limpia y seca. Por este motivo, no requiere secado al horno.


Caso de estudio

La Figura 2 muestra el estado inicial del proceso de limpieza realizado en un motor (800 HP, 4.16 kV, rotor bobinado, 500 RPM). Los tipos de contaminantes presentes eran polvo de madera y tierra. Se analizaron las posibles técnicas de limpieza, y se optó por el método criogénico. La Figura 3 muestra el resultado parcial de la limpieza.

Figura 2. Condición de ingreso del motor. Fuente: Ferroman S.A.
Figura 3: Proceso de limpieza criogénica. Fuente: Ferroman S.A.
Diciembre 2015
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